F*BER OPT*K

Report
FİBER OPTİK
 İletişim teknolojileri artık hayatımızda çok önemli yere sahip.
Çünkü ses, veri ve görüntü iletişimindeki hızlı artış, daha ekonomik ve
daha geniş kapasiteli iletişim sistemlerinde olan talebin de aynı şekilde
artmasına neden oldu. Bilgisayar sistemlerinin gelişmesi ve bant
genişliğine olan ihtiyacın hızla artması buna örnek verilebilir. Buna
bağlı olarak da bilgi taşıyıcısı olarak da ışığın kullanıldığı iletişim
sistemleri, son zamanlarda oldukça ilgi görmektedir. Özellikle fiber
teknolojide ki gelişmeler teknoloji de devrim niteliğinde sonuçları
beraberinde getirir.
 Günümüzde fiber teknolojisi; iletişim, sağlık, otomotiv ve savunma
sanayisi gibi alanlarda oldukça yoğun biçimde kullanılmaktadır. Fiber
optik teknolojisinin hayatımızı kolaylaştırmasının yanında uzay
araştırmaları alanında sensör ve algılayıcılarda da yaygın biçimde
görülmektedir.
FİBER OPTİK TARİHİ
 Bilim insanlarının ışıkla ilgili çalışmaları çok eskiye dayanmasına rağmen fiber
optik ile ilgili çalışmalar oldukça yenidir. Fiber optik teknolojisi aslında son birkaç
yüzyılda ilgi gören ışık kuramının bir sonucu olarak karşımıza çıkmaktadır. Işık
kuramı ise temelde parlak cisimlerin gönderdiği ışın veya parçacıkların cisimler
üzerinden sekerek göze gelmesine ve algılanmasına dayanan bir kuramdır. İlk defa
John TYNDALL 1854 yılında ışığın bükülmüş bir boru içerisindeki sudan
geçebileceğini gösterdi. Alexander Graham BELL ise 1880 de ışığın iletişim aracı
olarak kullanıldığı ‘photophone’ isimli aleti geliştirdi. Ancak photophone da bulutlu
bir havada sinyal bozulabilmekteydi.
 Çünkü photophone sisteminde iletişim ortamı hava olduğundan
iletişim uzaklığı 200 metreyi geçmemiştir. Bu nedenle elektrik sinyalini
kullanarak ses iletişimini sağlayan telefonu bulduktan sonra bu
çalışmasına devam etmedi. Camın insanlık tarihi kadar uzun bir
geçmişi vardır. Şimdiye kadar tarihte bulunan en eski cam M.Ö. 5500
yıllarına aittir. Camın tarihi bu kadar eski olmasına rağmen ilk ince
cam fiberi 1887 yılında bulundu. 1888 yılında ise bükülmüş ışık
borularını insan vücudunun tanınmasında kullandılar. 1895 de ise
Fransız Henry Saint-Rene, bükülmüş cam borulardan yararlanarak
görüntüleri aktarmaya yarayan bir sistem tasarladı.
 1930 da Alman tıp öğrencisi Heinrich Lamm, ilk kez vücudun
görünmeyen yerlerini izlemek amacıyla fiber optik kablolardan oluşan
bir sistem kurdu. Cam konusunda uzman olan Robert Maurer,
Donald Keck ve Peter Schultz ilk fiber optik kabloyu buldular. Bu
kablo bakır kabloya oranla 65000 kat daha fazla bilgiyi binlerce
kilometre uzağa iletebildiler. 1977 de 2 km uzunluğunda ki ilk fiber
telefon hattı Chicago’da 672 ses kanalıyla kullanılmaya başlandı.
Günümüzde ise uzun mesafe iletişimin %80 i fiber kablolar yoluyla
yapılıyor.
 Fiber optik haberleşme sistemine olan ihtiyacın nedenleri şöyledir;
i)Bakıra göre daha ucuz olan cam malzemeden üretilen iletkenlere
ihtiyaç duyulası,
ii)Artan bant ve kanal ihtiyaçlarını karşılayabilecek daha yüksek
kapasiteli iletişim gereksinimi,
iii)Daha hızlı ve geniş bantlı iletişim ihtiyacı,
iv)Elektromanyetik etkilerin ve nükleeer patlamanın etkilemeyeceği bir
iletken cinsine gereksinim duyulması
FİBER OPTİK KABLOLAR
 Standart bir fiber kablo 3 kısımdan oluşur. 1 numaralı bölüm
(beyaz) nüve, 2 numaralı bölüm (mavi) kılıf ve 3 numaralı bölüm
(kırmızı) kaplamadır ve genelde plastiktir.
Optik fiberler, ultra saf oldukları için çok az iletim kayıplarına
sahiptirler. Her bir fiber üç kısma sahiptir. Fiberin merkezinde ışık
sinyalini taşıyan öz (nüve) vardır. Nüve, ‘’kaplama’’ adı verilen yaklaşık
olarak 125 pm çapındaki eş eksenli bir cam tabakası ile çevrelenmiştir.
Kaplama, nüveden farklı bir kırma indisine sahip olduğu için ışığı
nüvede muhafaza eder ve tam iç yansıma oluşur. Kaplamanın çevresi,
fiberi aşınma, baskı ve kimyasallardan koruyan poli üretan bir cekettir.
Birden birkaç yüze kadar sayıdaki fiber, bir kablo oluşturmak için
gruplandırılırlar.
 Nüve : Işığın içerisinde ilerlediği ve kablonun merkezindeki kısımdır. Çok saf
camdan yapılmıştır ve esnektir. Yani belirli sınırlar dahilinde eğilebilir. Cinsine göre
çapı (tek modlu veya çok modlu) 8 mikrometre ile 100 mikrometre arasında değişir
(insan saçı 100 mikro metre civarındadır).
 Kılıf : Tipik olarak 125 mikrometre çapında, nüveyi saran ve fibere enjekte
edilen ışının nüveden çıkmasını engelleyen kısımdır. Nüve gibi camdan yapılmıştır
ancak indis farkı olarak yaklaşık %1 oranında daha azdır. Bu indis farkından dolayı
ışık ışını nüveye enjekte edildikten sonra kılıfa geçemez. (aşırı bir katlanma ya da
ezilme yoksa) Işın kılıf-nüve sınırından tekrar nüveye döner ve böyle yansımalar
dizisi halinde nüve içerisinde ilerler.
 Kaplama : Kaplama, polimer veya plastik olabilir ve bir veya birden fazla
katmanı olabilir. Optik bir özelliği yoktur sadece fiberi darbe ve şoklardan korur.
Yapısına göre fiberler 3’e ayrılır;
Cam Fiberler: Nüvesi ve kılıfı camdan imal edilmektedir ve veri iletimi
açısından en iyi performansı göstermektedir.
Plastik Kaplı Silisyum Fiberler: Fiyat olarak cam fiberler göre daha
ucuz ama performans açısında verimi düşüktür.
Plastik Fiberler: En ucuz fiber tipidir. Nüvesi de kılıf da plastiktir ve
performansı en zayıf fiyatı en uygun fiberdir. Genelde kaplamaları
yoktur.
IŞIĞI NASIL İLETİR?
 Uzun, düz bir koridor boyunca bir el fenerinin ışınını yaymak
istediğinizi varsayalım. Sadece ışığı koridorda düz bir şekilde tutun – ışık
düz çizgiler boyunca hareket eder, böylece sorun yoktur. Koridorda bir
dönemeç olursa ne olur? Işık demetini köşeden yansıtması için dönemece
bir ayna yerleştirebilirdiniz. Koridor birden çok dönemeçleri olan çok
kıvrımlı bir koridor olursa ne olur? Duvarları ayna ile kaplatıp ışını öyle bir
açıya getirebilirdiniz ki koridor boyunca bir taraftan diğer tarafa
sıçrayabilirdi. Bu tam olarak bir optik fiberde olan şeydir.
 Fiber optik bir kablodaki ışık sürekli olarak kaplamadan (ayna kaplı
duvarlar) sıçrayarak özün (koridor) içinden seyahat eder, bu ilkeye
toplam iç yansıma (total internal reflection ) denilir. Kaplama
özden hiç ışık absorbe etmeyeceği için ışık dalgası çok uzun mesafeler
boyunca yol alabilir.
KULLANIM ALANLARI
 Optik iletişim sistemleri; büyük imkanlar sunmasından dolayı kısa
sürede çok geniş kullanım alanlarına sahip olmuştur. Bu sistemin
kullanıldığı çeşitli alanlar;
i)
Kapalı devre TV sistemlerinde,
ii)
Veri iletiminde
iii)
LAN ve multimedya uygulamalarında
iv)
Santraller arası bağlantılarda
v) Aktif ağ cihazlarının yüksek hızlarda birbirine bağlanmasında, uzak
mesafelerdeki cihazlarının birbirine bağlanmasında ve omurga
kurulmasında,
vi)Demiryolu sinyalizasyonlarında,
vii)Trafik kontrol sistemlerinde,
viii)Reklam panolarında,
ix)Tıp alanında kullanılan aygıtlarda,
x)Tümör araştırmalarında
AVANTAJLARI
i)Sinyal bant genişliği oldukça büyüktür.
ii)Çok daha hafif ve küçük boyutludur.
iii)Bilgi çalınma olasılığı düşüktür.
iv)Veri iletim hızı oldukça yüksektir.
v)Sinyal zayıflaması oldukça düşüktür, frekans ile değişmez.
vi)Yalıtkan olduklarından kısa devre sonucu şok, yangın vb. olaylara neden
olmazlar.
vii)Yan yana giden kablolarda sinyal karışması olanaksızdır.
viii)Çevreye elektromanyetik dalga yaymazlar çünkü sistem elektrik
değil ışık iletimiyle çalışıyor. Bu sebepten dolayı kötü çevre
koşullarında dahi iletişim yapılabilir.
ix)Aşındırıcı sıvılardan ve gazlardan etkilenmezler.
DEZAVANTAJLARI
Fiber kablo içinde yol alan ışık sinyalinin enerjisi ve dolayısı ile şekli,
değişik nedenler ile kayba uğrar. Kayıp nedenleri pek çok olmakla
birlikte iç ve dış kayıplar olarak iki sınıfa ayrılabilir. Işık sinyali, fiber
kablo içinde herhangi düzensiz bir bölgeye gelirse saçılıma uğrar ve
saçılıma uğramış sinyal o bölge tarafından emilerek ilerlemesi
engellenebilir. İkinci tip iç kayıp, ışık sinyalinin fiber tarafından
emilimidir. Bu tür kayıplar genel kayıpların %3 ile %5 arasındandır.
Işık sinyalinin fiber tarafından emilmesinin nedeni, fiberi oluşturan
camın içinde bulunan kirliliklerdir. Bunlar titreşim veya başka çeşitli
enerji kayıplarına neden olur. Diğer kayıp tipi ise dış kayıptır. Örneğin;
eğer fiber optik kablo bükülürse bu bölgedeki gerilim artar ve
gerilimin artması da kırılma indeksini değiştirir. Bu durumda ışık
sinyalinin tam yansıması gerçekleşmeyerek damar bölgesinin terk
edilmesine neden olur. Bununla birlikte fiber optik kabloların bazı
dezavantajları vardır.
i)Mevcut şebekeye ayarlanmasında zorluklar çıkmaktadır.
ii)Dijital ve analog sistemler uyuşmamaktadır.
iii)Fiber fiyatları pahalıdır.
iv)Lokal şebeke de fiber kabloya ihtiyaç az olduğundan lokal
çalışmaları yavaş sürdürülmektedir. Teçhizat ise pahalıdır.
v)Fiber kabloların 5 km den kısa mesafelere çekilmesi ekonomik
değildir.
SORULAR
1) Fiber optik teknolojisi çalışma prensibi nasıldır?
2) Fiber optik kabloların avantajları?
3) Fiber optik kabloların dezavantajlar?

similar documents